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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGON “SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA REDES DE DATOS CORPORATIVAS” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA P R E S E N T A : AADDRRIIÁÁNN GGUUZZMMÁÁNN LLAAGGAARRDDEE.. AASSEESSOORR:: IINNGG.. BBEENNIITTOO BBAARRRRAANNCCOO CCAASSTTEELLLLAANNOOSS Estado de México 2009. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Agradecimientos. A mis padres, quienes siempre me han apoyado de forma incondicional y me han impulsado a seguir adelante con principios y valores; en especial a mi Padre quien siempre ha sido un ejemplo a seguir y quien me enseñó aquellas cosas que en la escuela no hubiese aprendido. Gracias Pa. A mi esposa, que sin excepción ha estado conmigo en las buenas y en las malas y quien hasta el día de hoy me impulsa para que me supere, con amor, confianza, lealtad y comprensión, y porque con ella tengo todo lo que puedo querer en la vida, porque es el amor de mi vida y porque seguiremos juntos luchando por nuestro sueños. Gracias Pedacito. Te amo. A mis hermanos: Que en su momento me han ayudado para seguir adelante. A la Sra. Martha Hurtado Ramírez: A quien desde que conozco me ha brindado un verdadero apoyo en mi desarrollo personal y profesional. Índice Introducción - Capitulo. Redes LAN y cableado estructurado. 1 1.1 Modelo de referencia OSI. 1 1.2 Tecnología de transmisión en redes. 8 1.3 Topologías de redes LAN. 10 1.4 Enlace de datos para internet: Slip y PPP. 13 1.5 Estandares de IEEE.802 16 1.6 Medios de comunicación. 19 1.7 Cableado estructurado: el concepto. 25 1.8 Elementos del cableado estructurado. 29 1.9 Consideraciones en el diseño de sistemas de cableado estructurado. 35 1.10 Recomendaciones para diseño de sistemas de cableado horizontal. 37 1.11 Procedimientos generales de cableado. 40 Capitulo. Routers&Switches. 41 2.1 TCP/IP. 42 2.2 Internet protocolo IP. 45 2.3 Protocolos de transporte. 49 2.4 Servicios de TCP/IP. 53 2.5 Ruteo 54 2.6 Switcheo WAN. 58 2.7 Frame Relay antecedentes. 60 2.8 Mode de Transferencia Asincrono 68 Capitulo . Sistemas operativos, servicios& e-Business. 75 3.1 Características de los sistemas operativos. 77 3.2 Sistemas operativos por servicios. 79 3.3 Sistemas operativos de red. 81 3.4 La integración de servicios. 90 3.5 Características de las redes multiservicios. 95 3.6 Integración de redes corporativas. 97 3.7 Los ISP´S y la industria de internet. 103 3.8 Nuevos servicios de acceso de internet. 108 3.9 Business Inteligence (BI) piedra angular del e-Business. 116 3.10 Plataformas accesibles para sus clientes. 121 Conclusiones 125 Glosario 127 Bibliografía 141 INTRODUCCIÓN. La principal motivación de este trabajo de tesis es el conocer las diferentes tecnologías existentes en el mercado y algunas aplicaciones dentro del terreno de la convergencia, voz, datos, vídeo y sus combinaciones, se menciona la tendencia tecnológica y de mercado orientada hacia las nuevas filosofías de negocios en Internet y el ámbito de aplicación de distintas tecnologías englobadas dentro de una misma plataforma. Para ello se ha recopilado, estudiado y analizado gran cantidad de información referente a este sistema, así como la aplicación práctica de conocimientos referentes a diversas materias aprendidas a lo largo de la carrera y su puesta en práctica en un proyecto real. Otra de las razones para llevar a cabo este proyecto de titulación es la importancia del mismo en la actualidad. Debido a la imposibilidad de determinadas empresas para crear y administrar la organización completa de una red de comunicaciones y así poder entrar al comercio virtual de gran envergadura, se ofrece la alternativa de subcontratar gran parte de estos servicios a un proveedor dedicado (operadora de telecomunicaciones), con experiencia en sistemas de comunicaciones de alto rendimiento, capaz de gestionar de una manera más eficiente la transferencia de datos y el mantenimiento posterior de la red, abaratando en gran medida los costos de la misma. De igual forma el continuo avance al que está sometida cualquier tecnología hace imprescindible el apoyo de una empresa experta en telecomunicaciones para garantizar la mejora y madurez del sistema sin estar supeditado al crecimiento de la red. Un punto a tener en cuenta en toda instalación independientemente del tamaño de la misma es la seguridad informática, se hace énfasis en el capitulo tres sobre los sistemas operativos con los cuales actualmente podemos trabajar y que existen en el mercado, tanto a nivel de privacidad, confidencialidad, integridad y fiabilidad como a la hora de transmitir información y de su posterior almacenamiento. Entre los objetivos principales es el de manejar el comercio electrónico y adquirir conocimientos sobre redes y cómo gestionarlas en grandes instalaciones (Se hace mención en el capitulo uno en el diseño de la red y su cableado), seguridad II III informática, conocer el hardware de una operadora de telecomunicaciones de ámbito nacional y aprender a hacer un buen diseño de redes. No se puede dejar de mencionar que el diseño de la red de datos de ámbito nacional planteado sigue los criterios técnicos más exigentes para asegurar y garantizar el correcto funcionamiento y fiabilidad de la estructura, componentes, protocolos y tecnologías (en el capitulo dos se hace referencia a las tecnologías a usar que son propiamente de ruteo y de switching, Frame Relay y ATM) utilizadas, es decir, en definitiva, de las comunicaciones. La metodología a seguir a lo largo del desarrollo del proyecto estará basada en un estudio de necesidades tecnológicas actuales en base a unos objetivos finales garantizando siempre unosrequisitos mínimos, el diseño de la mejor solución técnica y el correcto mantenimiento o gestión posterior de la red de datos a través del centro de gestión personalizado. En el proyecto se ha detallado todo el hardware elegido de forma homogénea (que pertenezca en la medida de lo posible a un solo proveedor, de los mejores en su rango), para que sea capaz al día de hoy de ofrecer las mejores prestaciones ante las necesidades planteadas actualmente y las necesidades futuras que puedan aparecer durante el crecimiento y expansión de una red de estas dimensiones. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 1 CAPITULO 1 REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. Las redes LAN juegan un papel muy importante dentro del campo de las telecomunicaciones, de aquí la importancia de conocer las tecnologías de punta del mercado y las posibles tendencias para brindar soluciones empresariales y de negocios. Las Redes de Área Local, generalmente llamadas LAN (Local Area Network), son redes de propiedad privada dentro de un solo edificio o campus. Se usan ampliamente para conectar computadoras personales PC´s y estaciones de trabajo en oficinas de compañías y fábricas con el objeto de compartir recursos (Por ejemplo: impresoras, capacidad de almacenamiento, dispositivos de comunicaciones) e intercambiar información entre usuarios Las LAN a menudo usan una tecnología de transmisión que consiste en un cable sencillo, compartido al cual están conectadas todas las máquinas, con sistemas de difusión (Broadcasting). Las LAN tradicionales operan a velocidades que van de los 10 a los 1000 Mbps (Mega Bits por Segundo). 1.1Modelo de referencia OSI. A principios de los años 80 se produjeron grandes aumentos en cantidad y tamaño de las redes, los dueños de estas enfrentaros a problemas cada vez más serios debido a su expansión caótica. Resultaba cada vez más difícil que redes con especificaciones diferentes pudieran comunicarse entre sí. Para enfrentar este problema de incompatibilidad, la Organización Internacional para la normalización (ISO, Internacional Organization for Standardization) estudió esquemas de redes como: DECNET, SNA, TCP/IP. A fin de encontrar un conjunto de reglas para crear un estándar que asegurara una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre distintos tipos de tecnología de red utilizada por empresas a nivel mundial. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 2 El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnections) fragmenta el problema de comunicación entre equipos en siete capas (Ver figura 1.11). Cada capa se ocupa solamente de hablar con su capa correspondiente localizada en la siguiente máquina. Fig. 1.1 Por ejemplo, la capa 5 sólo se ocupará de comunicarse con la capa 5 de la máquina receptora y no sobre cuál puede ser el medio físico de transmisión. Además, cada capa del modelo de referencia OSI proporciona servicios a la capa superior a ella y solicita determinados servicios a la capa inmediata inferior. Este manejo de información por capas, permite que cada una de ellas maneje una pequeña pieza de información, le realice cualquier cambio necesario a los datos y agregue las funciones que necesita dicha capa (Figura 1.2) antes de permitir el paso de los datos. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 3 La información deja de parecerse a datos humanos para ser cada vez más un lenguaje de máquina conforme se hace el recorrido sobre el modelo de referencia OSI y finalmente convertirse en ceros y unos ( impulsos electrónicos) en la capa física. La importancia del modelo de referencia OSI radica en que es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de la red, además se puede visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación por ejemplo hojas de cálculo, documentos, etc. a través de un entorno de red (como son los cables) hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aún cuando el remitente y el receptor posean distintos tipos de red. Las capas que conforman el modelo de referencia OSI se listan a continuación: 7. Capa de Aplicación. 6. Capa de Presentación. 5. Capa de Sesión. 4. Capa de Transporte. 3. Capa de Red. 2. Capa de Enlace de datos. 1. Capa Física. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 4 Figura 1.2. Funcionamiento del Modelo de Referencia OSI. La capa de aplicación (7). La capa de aplicación (Figura 1.3) es la más alta dentro del modelo de referencia OSI y está relacionada con los servicios que soportan directamente las aplicaciones de usuario, como software para la transferencia de archivos, acceso a bases de datos y correo electrónico. Este sirve como una ventana a través de la cual los procesos de las aplicaciones pueden acceder a los servicios de la red. De esta forma, un mensaje enviado a través de la red entra por éste punto del modelo OSI, y sale por la capa de aplicación del equipo receptor. Esta capa difiere de las demás debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI. La mayoría de los usuarios se encuentra familiarizada con esta capa de aplicación. Pues algunas aplicaciones bien conocidas incluyen: CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 5 Correo electrónico. Navegador Web. Procesador de textos. La capa de presentación (6). La capa de presentación (Figura 1.3) garantiza que la información enviada por la capa de aplicación de un sistema sea legible para la capa de aplicación del otro sistema. Si fuera necesario, la capa de presentación traduce entre múltiples formatos de datos utilizando un formato de representación de datos común. La capa de presentación se ocupa no sólo del formato y representación de los datos de usuario, sino también de las estructuras de datos utilizados por las aplicaciones. Por tanto, además de la transformación de formatos de datos ( si esto fuese necesario), la capa de presentación negocia la sintaxis de transferencia de datos para la capa de aplicación. De ésta manera, si se transmite una secuencia ASCII (conjunto codificado de caracteres con números) y el nodo que recibe los datos no dispone de ese sistema de codificación, en este nivel se realiza una conversión de datos de forma que puedan ser interpretados por el sistema receptor. El nivel de presentación es responsable de la conversión de protocolos, la traducción de los datos, la encriptación de los datos, la modificación o conversión del conjunto de caracteres y la expansión de los comandos básicos. En esta capa se gestiona la compresión de datos para reducir el numero de bits para la transmisión. La capa de sesión (5). La capa de sesión (Figura 1.3) establece, administra y termina sesiones entre aplicaciones, las sesiones consisten en el diálogo entre dos o más entidades de presentación (recordemos que la capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación). En el nivel de sesión se sincronizan las tareas de usuario colocando puntos de control en el flujo de datos. Los puntos de control dividen los datos en grupos más pequeños para la detección de errores. De ésta forma, si la red falla, sólo tienen que retransmitirse los datos posteriores al último punto de control. Este nivel CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 6 también implementa control de diálogo entre los procesos de comunicacióncomo la regulación de que parte transmite, cómo, cuando y durante cuanto tiempo. Figura 1.3 Capas 7, 6,5 Las capas siguientes se encargan de que los datos sean preparados, transportados y dirigidos desde un nodo a otro en la red. La capa de transporte (4). La capa de transporte (Figura 1.4) se encarga de asegurar el traslado de los datos de manera fiable. Esto se realiza mediante el control de flujo, verificación de errores, confirmación de extremo a extremo, la retransmisión y secuencia de dato Su objetivo fundamental es la independización de los servicios ofrecidos a los usuarios (niveles superiores) de las características de los diferentes tipos de red (área local, extensa) subyacentes en los niveles inferiores. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 7 La capa de red (3). Esta capa (Figura 1.4) decide el camino por el cual se van a transmitir los datos, por tanto, debe ser capaz de reconocer la topología o configuración física de la red. La decisión puede ser estática, utilizando siempre la misma ruta o dinámica, adaptándose al estado de la red a partir de la información que recibe desde todos los nodos. En éste nivel OSI la información o trama de datos recibe la denominación de paquetes, estos pueden ser de diferentes tamaños según el protocolo de red utilizado, por ejemplo el TCP/IP tiene un tamaño máximo de 64 KB. La capa de enlace de datos (2). En esta (Figura 1.4) capa los conjuntos de bits son encapsulados en tramas de datos, con una información adicional (origen y destino), con un control y corrección de errores en los datos que se desean transmitir, estableciendo un nivel donde se interconectan los diferentes nodos o estaciones que conforman la red. La capa de enlace se divide en dos subcapas MAC (Media Access Control, Control de acceso a medios) y LLC (Logical Link Control, Control de enlace lógico). La subcapa LLC: es la subcapa superior dentro de la capa de enlace y se encarga de la interconexión entre dos puntos de la red. La subcapa MAC: controla el medio físico asegurando la comunicación entre la capa 1 y el resto. La Capa Física (1). La capa física (Figura 1.4) se ocupa de crear unos y ceros para su transmisión por un canal de comunicación. Se realiza una conversión de los bits de datos (unos y ceros) a pulsos eléctricos, señales ópticas, tonos de módem, etc. según sea el dispositivo que va realizar la transmisión de datos. Esta conversión de datos es requerida por la capa de enlace de datos de la maquina receptora. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 8 Figura 1.4 Capas 4, 3, 2 y 1 1.2 Tecnología de transmisión en redes En términos generales, hay dos tipos de tecnologías de transmisión: Redes de Difusión (Broadcast). Redes Punto a Punto (Point to Point). Redes de Difusión (Broadcast): Tienen un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas de la red. Los mensajes o paquetes que genera una máquina son escuchados por todas las demás. Un campo de dirección dentro del mensaje o paquete especifica a quién se dirige y por lo tanto, quién debe de procesarlo.TEL UNIVERSITY MEXICO Dentro del esquema de broadcast se puede considerar a dos divisiones: CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 9 El multicast y el Unicast. Multicast (Multidifusión): Una forma de Broadcast (Difusión) en el cual el paquete es liberado en base a un conjunto predefinido de posibles direcciones destino. Unicast (Unidifusión): En este caso un frame es enviado de una estación a otra. El Unicast contiene una dirección MAC específica de los dispositivos origen y destino. Este tipo de redes determina la tecnología de transmisión en la conmutación de paquetes, por ejemplo Ethernet. Las redes Punto a Punto consisten en muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Para ir del origen al destino es posible que el paquete tenga que pasar por máquinas intermedias y que tenga que viajar por varias posibles rutas de diferente longitud, por lo que los algoritmos de ruteo desempeñan un papel importante en estos tipos de redes. En el caso de las redes punto a punto se puede considerar que el ejemplo más común son las redes en base a la conmutación de circuitos, como lo son las redes telefónicas públicas. Como regla general las redes pequeñas, geográficamente localizadas tienden a usar la difusión y las redes más grandes suelen ser punto a punto. Principales características de las redes LAN El propósito de una LAN es la de compartir recursos (HW y SW) con el fin de lograr los siguientes objetivos: Mejorar la productividad, Mejorar la administración de la información, Mejorar la interacción entre el personal Reducir y controlar costos Estandarizar el uso de recursos HW y SW. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 10 Podemos afirmar que una red de área local es efectiva si cumple con las siguientes características. Simplicidad Confiabilidad Transparencia Facilidad de administración. Por otro lado, una red de área local se caracteriza por: Medio de transmisión: el medio utilizado para la interconexión de los dispositivos (cable/inalámbrico) Topología: La apariencia física y/o la manera cómo operan los dispositivos interconectados mediante el medio de transmisión. Método de acceso al medio: El control de acceso al medio determina la forma en la cual los dispositivos de la red pueden accesar al medio de transmisión. Técnica de transmisión: La forma en la cual se envía la información sobre el medio de comunicación. 1.3Topologías de Redes LAN La topología de una LAN se determina por la forma como se utiliza el medio de transmisión para interconectar los diferentes dispositivos. Se debe tomar en cuenta que dentro del contexto de LAN, la palabra topología tiene dos acepciones. Las dos son importantes para el funcionamiento de la red. Estos dos significados son los siguientes: Se refiere a la topología física de la LAN, a la apariencia física. Topología también se refiere a cómo funciona la LAN. Esta es una topología lógica que describe cómo se transmiten los mensajes desde un dispositivo a otro. Existen varios ejemplos en los que una LAN tiene una cierta apariencia física, pero lógicamente transmite sus mensajes en forma diferente. Por ello es necesario hacer una distinción entre la topología física y la topología lógica de una LAN. Existen tres topologías principales: CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 11 Estrella. Bus. Anillo. Bus lineal En una red en bus, en cualquier instante una computadora es la maestra y puede transmitir; se pide a las otras máquinas que se abstengan de enviar mensajes. Para esto es necesario un mecanismo de arbitraje para resolver conflictos cuando 2 o más máquinas quieren transmitir simultáneamente y se genera algo llamado Colisión. El mecanismo de arbitraje puede ser centralizado o distribuido, un ejemplo de un mecanismo centralizado es el utilizado por la IEEE 802.3, popularmente llamada Ethernet, cuando se detecta una colisión en el nodo de comunicación o conmutación, las terminales involucradas dejan de transmitir un tiempo al azar, transcurrido el cual lo intentan de nuevo. Fig.1.5 Anillo Un segundo sistema de difusión es el anillo. En una topología de anillo, todos los dispositivos que conforman la red forman un círculo, conectándose sobre un solo canal de transmisión. Cuando se envía un mensaje, éste viaja de dispositivo en dispositivo (alrededor del anillo) en una dirección predeterminada.Cada dispositivo entre el emisor y el receptor “escuchan” el mensaje. Si dicho dispositivo no es el receptor, retransmite el mensaje al siguiente dispositivo y así sucesivamente hasta que el mensaje llega al dispositivo destino. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 12 Fin 1.6 Topología en estrella. La topología en estrella es otra estructura ampliamente utilizada en sistemas de comunicación de datos. Todo el tráfico surge del centro de la estrella, como se observa en la figura 1.7 El nodo A, típicamente una computadora, controla completamente los equipos conectados a esta. Es responsable de encaminar el tráfico entre los demás componentes. También es responsable de ocuparse de los fallos. La localización de averías es relativamente simple en redes con topología tipo estrella, ya que es posible ir aislando líneas para identificar el problema. Fig. 1.7 CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 13 1.4 Enlace de datos para internet: SLIP y PPP Internet consiste en máquinas individuales (Hosts y enrutadores) y la infraestructura de comunicaciones que los conecta. Dentro de un solo edificio las LAN se usan ampliamente para la interconexión, pero la mayor parte de la infraestructura de área amplia está construida a partir de líneas arrendadas punto a punto. Estas líneas las proporciona un proveedor de servicio de telecomunicaciones, por ejemplo Telmex. En la Práctica, la comunicación punto a punto se utiliza principalmente en dos situaciones: Para interconectar LANs mediante una subred de Enrutadores que se conectan mediante líneas arrendadas punto a punto. La segunda situación, en Internet son los millones de usuarios que tienen conexiones caseras a Internet a través de módems y líneas telefónicas dedicadas. Los usuarios de casa para poder establecer su conexión a Internet realizan una llamada al enrutador del proveedor de servicios de Internet (ISP) y entonces actuar como un Host de Internet con un enlace conmutado. Tanto para la conexión por línea arrendada de enrutador a enrutador como para la conexión conmutada de Host a enrutador, se requiere de un protocolo punto a punto de enlace de datos en la línea para el manejo de tramas, control de errores y las demás funciones de la capa de enlace de datos, actualmente se manejan dos protocolos de este tipo. SLIP SLIP (Serial Line Internet Protocol) data de principios de los 80 y se diseñó como un método sencillo, aunque no muy potente, para conectar dos dispositivos IP a través de un cable serie. En el 84, se logró que SLIP funcionara bajo UNIX y en pocos años los usuarios empezaron a utilizar ampliamente el término SLIP por todo el mundo. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 14 Fig.1.8 Protocolo slip. A comienzos de los 90, cuando INTERNET empezó a crecer, muchos empezaron a utilizar SLIP para conectar computadoras a la Red, a través de una línea telefónica. Esto suponía que se podía obtener una conexión real con Internet, incluso cuando la computadora no formara parte de una red local. A finales de los 80, se observó que SLIP era insuficiente en algunos aspectos importantes, por lo que se creó un sustituto de SLIP, llamado PPP. Aunque aún se utiliza ampliamente, SLIP tiene algunos problemas serios: SLIP no efectúa detección o corrección de errores, por lo que es responsabilidad de las capas superiores detectar y recuperar tramas perdidas. SLIP solo reconoce IP. Cada lado debe conocer por adelantado la dirección IP del otro, no hay asignación dinámica, esto es grave, pues es muy difícil darle a cada usuario una dirección IP única. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 15 SLIP no proporciona ninguna forma de verificación de autenticidad, por lo que ninguna parte sabe realmente con quién está hablando, si son líneas arrendadas no hay problema, pero si son de discado sí. SLIP no es un estándar aprobado de Internet. Para mejorar la situación han surgido varias versiones que solucionan uno u otro problema, pero actualmente se utiliza otro protocolo punto a punto. PPP (Point to Point protocol) - protocolo punto a punto. La siglas PPP, corresponden a Point to Point Protocol (protocolo punto a punto). En noviembre de 1989, se propuso a PPP como estándar oficial de Internet. Aquí se describía las ventajas de PPP, sobre SLIP. PPP es mas potente (funciona con otros sistemas y no solo con TCP/IP), fiable, flexible y más fácil de configurar que SLIP a la hora de instalarlo y ponerlo a funcionar en un sistema nuevo". Este protocolo fue generado por un grupo de estudio establecido por la IETF (Internet Engineering Task Force) subsidiaria de la IAB (Internet Activities/Architecture Board), y se define en el RFC 1661 y que se ha actualizado en las RFC 1662 y 1663. El PPP realiza la detección de errores, reconoce múltiples protocolos, permite la negociación de direcciones en el momento de la conexión (asignación dinámica). Permite la verificación de autenticidad. PPP permite tres cosas: Un método de enmarcado que delinea sin ambigüedades el final de un marco y el inicio del siguiente. El formato de marco también maneja la detección de errores. Un protocolo de control de enlace para activar líneas, probarlas, negociar opciones y desactivarlas ordenadamente cuando ya no son necesarias. Este protocolo se llama LCP (Link Control Protocol, protocolo de control de enlace). CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 16 Un mecanismo para negociar opciones de capa de red con independencia del protocolo de red usado. El método escogido consiste en tener un NCP (Network Control Protocol, protocolo de control de red). Distinta para cada etapa reconocida. 1.5 Estándares de lEEE.802 Estos estándares, conocidos en conjunto como el IEEE 802, incluyen las normas y reglas de operación de las redes de datos y su tecnología relacionada, tales como: CSMA/CD, token bus y token ring. Los diferentes estándares difieren en la capa física y en la Subcapa MAC, pero son compatibles en la capa de Enlace de datos. Los estándares IEEE 802 han sido adoptados por el ANSI y por la ISO (conocidos como ISO 8802). El estándar 802.1 es una introducción al grupo de estándares y define las primitivas de la interfaz. También es responsable de estándares de administración de LAN. El estándar 802.2 describe la parte superior de la capa de enlace de datos, que usa el protocolo LLC (Logical Link Control, control de enlace lógico). Las partes 802.3 a 802.5 describen los tres estándares para LAN, CSMA/CD, Token Bus y Token Ring, respectivamente. Cada estándar cubre la capa física y el protocolo de la subcapa MAC. Ethernet /IEEE 802.3 Ethernet es el nombre de una de las redes de área local más populares hoy en día. Inventada por Xerox a principios de los 70's. La versión a continuación descrita fue estandarizada por Xerox Corporation, Intel Corporation y Digital Equipment Corporation en 1978. IEEE sacó una versión compatible con la norma bajo el número 802.3. La tecnología Ethernet consiste fundamentalmente en un cable coaxial llamado ether de aproximadamente media pulgada de diámetro y hasta 500 CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 17 metros de longitud. Estos pueden ser extendidos por medio de dispositivos llamados repetidores que duplican señales eléctricas de un cable a otro. Ethernet suele utilizarse para referirse a todas las LANs tipo "carrier sense multiple access/collisiondetection (CSMA/CD)" que suelen cumplir con las especificaciones Ethernet, incluyendo IEEE 802.3. Ethernet está bien adaptada a las aplicaciones en que el soporte de comunicaciones local a menudo tiene que procesar un elevado tráfico con puntas elevadas de intercambio de datos. Sus principales características de operación son: Velocidad: 10Mbps Topología: Bus y estrella Método de acceso al medio: CSMA/CD Medios: Par trenzado, Coaxial y fibra. Comparación Ethernet/IEEE 802.3 Las estaciones en una LAN CSMA/CD pueden acceder a la red en cualquier momento y, antes de enviar los datos, las estaciones CSMA/CD "escuchan" la red para ver si ya es operativa. Si lo está, la estación que desea transmitir espera. Si la red no está en uso, la estación transmite. Se produce una colisión cuando dos estaciones que escuchan el tráfico en la red no "oyen" nada y transmiten simultáneamente. En este caso, ambas transmisiones quedan desbaratadas y las estaciones deben transmitir de nuevo en otro momento. Ambas LANs, Ethernet y IEEE 802.3 son redes de difusión, lo que significa que todas las estaciones ven todos los paquetes, sin tener en cuenta si representan un destino determinado. Cada estación debe examinar los paquetes recibidos para determinar si la estación es un destino. En este caso, el paquete se pasa a una capa de protocolo superior para su procesamiento adecuado. Las diferencias entre LANs Ethernet y IEEE 802.3 son sutiles. Ethernet proporciona servicios correspondientes a las capas 1 y 2 del modelo de referencia OSI, mientras que IEEE 802.3 especifica la capa física (Capa 1) y la parte de acceso-canal de la capa de enlace (Capa 2), pero no define CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 18 un protocolo de control de enlace lógico. Así como el resto de funciones de las capas 1 y 2, tanto Ethernet como IEEE 802.3 están implementadas en hardware, en general a través de una tarjeta de interfaz en un ordenador o a través de una tarjeta principal en la propia computadora. CSMA/CD A continuación describiremos el proceso de cómo trabaja este protocolo: Cuando la interfaz del servidor tiene un paquete para transmitir, escucha al ether para determinar si hay mensajes siendo transmitidos. Si no detecta transmisión alguna, la interfaz comienza a enviar. Cada transmisión está limitada en el tiempo, pues existe un tamaño máximo de paquete. Cuando un nodo comienza a transmitir, la señal no llega a cada punto de la red simultáneamente, a pesar de que viaja a casi un 80% de la velocidad de la luz. Por lo anterior, es posible que 2 nodos determinen que la red está ociosa y comiencen a transmitir al mismo tiempo; provocando la colisión de las dos señales. Detección de Colisiones (CD): Cada nodo monitorea el cable mientras está transfiriendo para verificar que una señal externa no interfiera con la suya. Cuando una colisión es detectada, la interfaz aborta la transmisión y espera hasta que la actividad cese antes de volver a intentar la transmisión. Política de retención exponencial. El emisor espera un tiempo aleatorio después de la primera colisión; un periodo de espera 2 veces más largo que el primero en caso de una segunda colisión; 4 veces más largo la próxima vez, etc., reduciendo así al máximo la probabilidad de colisión. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 19 Fig. 1.9 Protocolo MAC del estándar IEEE 802.3 y ethernet. 1.6 Medios de comunicación La configuración física para el cableado de interconexión de terminales es de tipo bus compartido y dependiendo del tipo de sistema serán las normas a seguir en la Implantación de la arquitectura de la red. Como ya se mencionó anteriormente la norma 802.3 especifica una familia completa de sistemas de cableado. Entre las cuales se encuentran: 10 base 5 También llamado Ethernet de cable coaxial grueso (Thick Ethernet) que usa un cable especial “amarillo” de 50 ohms de impedancia en una estructura de bus. Con una desventaja, si el coaxial es interrumpido en cualquier lugar, la red entera se caerá. Se requiere un tranceiver para la traducción de señales entre el bus y la tarjeta adaptadora de red a través de un cable AUI (Attachment Unit Interface: Interfaz de Unidad de Conexión). El bus debe ser terminado en ambos extremos con una resistencia de 50 ohms CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 20 Utiliza un conector N sobre el coaxial (vampiro) Los segmentos de cable no deben de exceder de 500 m de longitud Habrá mínimo 2.5 m entre cada tranceiver Máximo 100 usuarios por segmento Velocidad en el bus de 10 Mbps Se usa en backbone de alta velocidad Fig. 1.10 Diferentes normas para IEEE 802.3 10 base 2 También llamado Ethernet delgado (Thin Ethernet) usa un cable coaxial delgado (RG58) con una impedancia de 50 ohms. Se instala en una estructura de bus. El tranceiver o traductor está incluido en la tarjeta adaptadora de red. El bus debe tener un terminador en ambos extremos con resistencia de 50 ohms. Usa conectores BNC. Segmentos de cable máximo de 185 m. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 21 Deberá haber al menos 0.5 m entre dos T´s. Máximo 30 usuarios por segmentos. Velocidad en el bus hasta de 10 Mbps. 10 Base T Es la versión en par trenzado de Ethernet, este puede ser UTP (Unshielded Twisted Pair), FTP (Foiled Twisted Pair) o STP (Shielded Twisted Pair). 10BaseT solo usa los pares dos y tres. La red se implementa en una topología en estrella en donde el Hub es el centro. Un Hub es un repetidor multipuerto o un concentrador de cableado. 10BaseT tiene físicamente una topología en estrella la cual es convertida a una estructura de bus Ethernet dentro del Hub. Usa un conector estandarizado RJ45 de 8 hilos. Hasta 100m entre el Hub y la terminal. Hasta 1,24 nodos por segmento. 10 BASE FL También conocido como el estándar FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link) o Ethernet sobre fibra óptica. Normalmente usa fibras de 50/125 y 62.5/125 micrómetros de diámetro Es un enlace dual de fibras (transmisión y recepción) Es comúnmente usado para soportar Columnas Dorsales (Backbone) . Configuración en estrella igual que 10BaseT El Hub consiste de un acoplador pasivo en estrella y retransmite todas las señales recibidas de las fibras ópticas a todos los puertos, para de esta manera formar un segmento simple de fibra óptica. El término Base para todos los casos anteriores, viene de BaseBand que significa que una señal se transmite en su forma original y no modificada por algún proceso de modulación, es decir, que los datos de una computadora se envían en forma digital. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 22 Fig. 1.11 Switches Giga Ethernet Una alternativa, para satisfacer este crecimiento en las redes, es usar la tecnología Gigabit Ethernet. Avances recientes en la tecnología de semiconductores han permitido que el protocolo Ethernet proporcione un mejor desempeño. Gigabit Ethernet es un concepto bastante simple que toma como base la velocidad de 100 Mbps de Fast Ethernet y multiplica a esta por 10, obteniendo un ancho de banda de 1000 Mbps. Existen dos principales ventajas que proporciona Gigabit Ethernet: Administradores de red, técnicos e ingenieros de soporte, ya conocen como trabaja Ethernet. Esto reduce los costos de capacitación y permite que una organización migre a esta nueva tecnología de forma transparente para el usuario. Es mucho más sencillotrasladar puertos Ethernet corriendo a diferentes velocidades en un switch, esto permite llevar a cabo una migración de tecnología más sencilla. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 23 La capa física de Gigabit Ethernet. Gigabit Ethernet está definido por las especificaciones del estándar IEEE 802.3z. Gigabit Ethernet define para la capa física el uso de fibra óptica y par de cobre, existe otra especificación llamada Canal de Fibra que permite aumentar la forma de transmisión en menor tiempo. Las opciones de cableado que utiliza Gigabit Ethernet son: Fibra óptica multimodo (1000BaseSx y 1000BaseLx). Sx utiliza una frecuencia de 850 nm y LX usa 1330 nm. Un cable de 62.5 micras cubre un máximo de 300 metros (en la especificación SX) o 500 metros (en la especificación LX). Un cable de 50 micras cubre una distancia de 550 metros (para las dos especificaciones SX y LX). La fibra óptica cuenta con ventajas como la inmunidad a interferencias eléctricas, siendo ideal para ambientes propensos a ruidos altos. Debido a que muchas empresas cuentan con instalaciones de cableado multimodo, este sea probablemente el estándar a usar. Fibra óptica monomodo (1000BaseLx). La máxima distancia que soporta Gigabit Ethernet es de 3000 metros haciendo uso de este tipo de cable. El incremento de la distancia sobre el soporte de la fibra óptica multimodo es la baja dispersión. Gigabit ethernet y la calidad de servicio (QOS) Existe un continuo debate en la industria de las redes sobre la calidad de servicio (QoS) y Gigabit Ethernet. Actualmente el estándar de Gigabit Ethernet no contiene explícitamente el soporte de QoS. Algunos discuten que proporciona ancho de banda suficiente, que permite liberar paquetes a velocidades máximas. Este simple argumento tiene sus méritos; el tamaño variable de los paquetes, congestión en la red y la necesidad de controlar variaciones en el retardo. Sea o no valido este argumento el ancho de banda que soporta GE ciertamente ayuda en la liberación de la QoS. Algunos proveedores han decidido implementar estándares que realicen prioritización de colas y otros mecanismos. Muy pronto tendremos una larga lista de técnicas que nos permitirán clarificar que CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 24 técnicas usar en cada aplicación. Dentro del desarrollo de protocolos que permiten asignar calidad de servicio en redes transmisión de paquetes, se encuentran 802.1p, 802.1q y RSVP. 802.1P es un estándar de la IEEE que prioritiza tráfico en tiempo crítico y filtra tráfico multicast para asegurar que este no se propagara en la capa 2 de las redes conmutadas. El encabezado del 802.1p incluye un campo de 3 bits para prioritización, permitiendo establecer 8 prioridades sobre la red. La reciente ratificación de 802.1p como parte de una nueva revisión del estándar, ha proporcionado a la conmutación LAN el soporte de la convergencia en tráfico de voz, datos y vídeo. 802.1p es una especificación para dar la capacidad de prioritización de tráfico y filtro dinámico multicast a switches de capa.SITY MEXICO 802.1q es un protocolo de etiquetado a nivel de VLANs, definido por la IEEE. Este protocolo requiere multiplexar VLANs sobre los enlaces físicos. El encabezado de 802.1q también incluye un campo para prioritización, que permite establecer prioridades en la red. La especificación 802.1q define una etiqueta de cabecera de 32 bits, todos insertados después del encabezado normal del paquete (donde se encuentra la dirección origen y destino). Los bits de prioridad de 802.1q pueden establecerse vía enrutadores, servidores, estaciones de trabajo o incluso switches de capa 2. En estaciones de trabajo y servidores, 802.1p es compatible con tarjetas de red (NICs) que establecen los bits vía puerto de monitoreo e identificadores de sockets para determinar las prioridades de tráfico. RSVP (Resource Reservation Protocol). RSVP y sus protocolos asociados como RTP (Real Time Protocol) y RTCP (Real Time Control Protocol), son usados para solicitar requerimientos de Calidad de Servicio (QoS) a través de una red CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 25 basada en Frames. RSVP es un estándar de Internet y ha estado implementado en muchos dispositivos de red. Este será gradualmente aplicado en estaciones de trabajo, permitiendo a usuarios y aplicaciones hacer una solicitud de QoS en redes IP. 1.7 Cableado estructurado: el concepto. Un sistema de cableado estructurado consiste de una infraestructura flexible de cables que puede aceptar y soportar múltiples sistemas de comunicación de voz, datos y vídeo, independientemente de quién fabricó los componentes del mismo. Esta disposición permite la comunicación virtualmente de cualquier dispositivo, en cualquier lugar y en cualquier momento. Un plan de cableado bien diseñado puede incluir distintas implantaciones de cableado interdependiente, utilizando diferentes tipos de medios que son instalados de manera tal que se cubre los requerimientos de funcionamiento del sistema. TEL UNIVERSITY MEXICO Fig. 1.12 Evolución de la tecnología CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 26 Evolución de los sistemas de cableado. Diez años atrás, el único cable utilizado en los sistemas de cableado de edificios, era el cable tipo POTS (Plain Old Telephone System ), o cable regular para teléfono, instalado por la compañía de teléfonos local. El conjunto de cables POTS era capaz de manejar comunicaciones de voz, pero para poder apoyar las comunicaciones de datos, se tenía que instalar un segundo sistema privado de cables. Los sistemas privados independientes eran aceptables, sin embargo, el mercado actual requiere ser capaz de proveer comunicaciones de voz, vídeo y datos por medio de un sistema de cableado universal, esto origino que algunos organismos de la industria electrónica y de telecomunicaciones (EIA/TIA) tomaran cartas en el asunto. Fig.1.13 Aspectos técnicos del cableado. Dichos organismos propusieron que los sistemas de cableado se adecuaran a una estructura para proveer la plataforma ó base sobre la que se construyese una estrategia general de los sistemas de información y voz y que evolucionara constantemente sin grandes costos de inversión. A pesar de que estos sistemas ayudaron a definir las pautas relacionadas con el cableado, no fue sino hasta que se presento el anteproyecto de norma SP 1907B CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 27 y después la publicación de la norma sobre tendido de cables en edificios ANSI/EIA/TIA-568 en 1991, que estuvieron disponibles las especificaciones completas para guiar en la selección e instalación de los sistemas de cableado. Fig. 1.14 Organismos reguladores internacionales. Estándar TIA/EIA 568. A principios de 1985, las compañías representantes de la industria de telecomunicaciones y computación se preocupaban por la falta de un estándar para sistemas de cableado de un edificio de telecomunicaciones. La Asociación de la Industria de Comunicaciones Computacionales (CCIA) solicitó que la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA) desarrollara este modelo necesario. En julio de 1991 se publicó la primera versión del estándar como EIA/TIA-568. En agosto del mismo año se publicó un Boletín de Sistemas Técnicos TSB-36 con especificaciones para sistemas de cableado con mayor capacidad de ancho de banda (Categoría 4 y Categoría 5)en sistemas con cable UTP. En agosto de 1992 el Technical System Bulletin 40 (TSB-40) fue publicado,enfocándose a elementos de conectividad para cable UTP con mayor ancho de banda. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 28 En Enero de 1994 el TSB-40 fue corregido por el TSB-40A que trataba, más detalladamente, sobre implantaciones de conexión provisional con cable UTP y esclarecía los requerimientos de prueba de los conductores hembra modulares UTP. El estándar 568 fue corregido por el TIA/EIA 568-A. El TSB- 36 y el TSB-40A fueron absorbidos en el contenido de este estándar revisado, junto con otras modificaciones. Propósitos del estándar TIA/EIA 568-A. Establecer un cableado estándar genérico de telecomunicaciones que respalde un ambiente multiproveedor. Permitir la planeación e instalación de un sistema de cableado estructurado para construcciones comerciales. Establecer un criterio de ejecución técnico para varias configuraciones de sistemas de cableado. Actualmente ISO está desarrollando un cableado estándar sobre una base internacional, con el título: Cableado Genérico para Cableado de Establecimientos Comerciales bajo la norma ISO/IEC1. El documento equivalente para Canadá es el CSA T529 Campo del estándar TIA/EIA 568-A. El estándar especifica: Requerimientos mínimos para cableado de telecomunicaciones dentro de un ambiente de oficina, campus corporativo. Topología y distancias recomendadas. Parámetros de medios de comunicación que determinan el rendimiento. Disposiciones de conexión y sujeción para asegurar la interconexión. La vida productiva de los sistemas de telecomunicaciones por cable por más de 10 años. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 29 Categorías de Cableado Es la especificación que se da a un elemento del sistema de cableado que ha sido probado bajo la norma dictada por la EIA/TIA a un ancho de banda y distancia determinados y los resultados han sido satisfactorios. Categoría 3 o clase c. Cables/conectores de equipo con parámetros de transmisión caracterizados hasta 16 MHz. Categoría 4 o clase d. Todos los componentes son probados para un funcionamiento eléctrico de hasta 20 Mhz. Buena separación diafónica. Acomoda aplicaciones Token Ring/Ethernet. Categoría 5 o clase e. Cables/conectores de equipo con parámetros de transmisión caracterizados hasta 100 Mhz. Sistema UTP disponible en la actualidad. Acomoda aplicaciones como ATM y Fast Ethernet. Categoría 6 o clase f. Cables/conectores de equipo con parámetros de transmisión caracterizados hasta 200 Mhz. Sistema UTP de mejor rendimiento disponible en la actualidad. Acomoda todas las aplicaciones como ATM y Giga Ethernet. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 30 1.8 Elementos del Cableado Estructurado. Cable par trenzado sin blindar (UTP). Es un cable compuesto de 8 hilos de cobre forrados individualmente por una cubierta plástica que es de un color diferente para cada cable, estos pares se encuentran forrados por una cubierta plástica que forma en si el cable, cada par esta trenzado para evitar los ruidos la emisión y recepción de interferencia electromagnética, la relación de torque de cada par es diferente, así la señal de cada par no se interfiere con la de otros pares dentro del mismo cable. FTP (Foil Screen Twisted Pair). Par trenzado con doble forro metálico para una eficiencia de protección electromagnética mejorada Forro externo de PVC, impedancia de 100 Ohms. Todos los componentes son probados para un funcionamiento eléctrico de hasta 300Mhz. Adecuado para aplicaciones de multimedia (simultáneamente vídeo y datos) y aplicaciones para datos superiores a 100 Mbps o ambientes industriales ruidosos. STP (Shielded Twisted Pair). Par trenzado con forro metálico por cada par separado, forro externo de PVC, impedancia de 150 Ohms, sus componentes son probados para un funcionamiento eléctrico de hasta 350Mhz. Adecuado para aplicaciones de multimedia (simultáneamente vídeo y datos) y aplicaciones para datos superiores a 100 Mbps o ambientes industriales ruidosos. Cable multipar. Cable compuesto de múltiples hilos forrados individualmente dentro un tubo plástico, cada par viene trenzado individualmente y existen cables desde 25 pares de capacidad hasta 4000 pares. Es ampliamente usado en enlaces principales de redes de voz para interconexión de cuartos de comunicaciones donde las relaciones costo/beneficio son adecuadas con respecto a otros tipos de cable u otro tipo de soluciones. Cable De Fibra Óptica. La fibra óptica es un filamento de vidrio de alta pureza y diámetro microscópico (8, 50 y 62.5 micras), está cubierto por un material de diferente densidad (con CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 31 diámetro estándar de 125 micras) para fines de operación, y tiene un forro plástico que le da protección física, las fibras no se arman en cables por separado, se constituyen en cables 6,12 24 y 48 fibras, cada cable cumple con especificaciones de protección mecánica para interiores o exteriores dependiendo de la aplicación, las hay Unimodo y Multimodo, esa última especificación es en base a la forma en que transportan la señal óptica. Fig. 1.15 Conectores para cobre y fibra. Conectores RJ45. Son dispositivos plásticos de forma rectangular que cuentan con 8 dientes en la parte superior, por la parte posterior tienen una lengüeta plástica que funciona como seguro mecánico al introducirlos en una roseta que es su elemento complementario, su uso está muy extendido en el terminado de cables para diversos sistemas de comunicaciones. Conectores ST. Son elementos de conectorización para fibras ópticas, son los primeros conectores que se usaron en sistemas de fibra óptica, conducen la fibra por el centro del cuerpo del conector a través de la férula que está hecha de un material llamado zirconia, sus especificaciones físicas le dan cierta resistencia mecánica y firmeza en la conexión Conectores SC Surgieron después de los ST, su principio de operación es el mismo, sin embargo CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 32 las características físicas del conector en si le dan más resistencia mecánica y permiten el fácil reconocimiento de las líneas de TX y RX dado que solo encajan en su complemento en una sola posición, a diferencia de los ST. Son ampliamente usados. Fig. 1. 16 Jacks para cobre y fibra óptica. Fig. 1. 17 Cables de parcheo. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 33 Cables de parcheo UTP Son segmentos de cable con conectores RJ45 en ambos extremos. Se usan para conectar los equipos y servidores a las rosetas que se instalan en los lugares del usuario, así también se usa para interconectar los equipos activos de la red a los servicios del sistema de cableado. Los hay en versiones UTP / STP / FTP. Cables de parcheo de fibra óptica. Se usan para interconectar los equipos activos a los servicios de cableado de fibra óptica, también se usan para hacer puentes entre los servicios de fibra con la finalidad de hacer configuraciones de conexión especiales, también se usan para interconectar servidores o estaciones de trabajo de alta capacidad que dispongan de un puerto de red de fibra óptica hacia el sistema de cableado. Fig. 1.18 Panel de parcheo de F.O CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 34Fig. 1.19 Elementos de cableado estructurado. Racks o bastidores. Son estructuras metálicas que se usan para la fijación de los sistemas de cableado en los sitios donde existe equipo de comunicaciones o elementos de conexión de cableado, existen para montura en piso de altura completa (7 pies), de media altura (4 pies) tipo gabinete, para montura en pared etc. Su ancho es de 19 pulgadas como estándar aunque existen versiones de algunos fabricantes en 24 pulgadas. Están hechos de aluminio o de acero de alta resistencia. Canaletas. Son elementos plásticos que se usan para llevar líneas de cableado por lugares donde el cable no puede ocultarse, hay de diversas medidas y acabados estéticos, también existen diferentes elementos para su acoplamiento como son esquinas cruces y elementos “T” para adaptarse a todas los escenarios posibles, se fijan a pisos techos y paredes a través de adhesivos o tornillos. Escalerillas. Son elementos metálicos (aluminio o acero inoxidable) que se usan para transportar cantidades de cables hacia sus destinos por las diferentes trayectorias CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 35 del sistema de cableado, se fijan a pisos techos y paredes por medio de birlos que se atornillan anclas incrustadas en barrenos, se usan en lugares no visibles como plafones y pisos falsos. Face Plates. Son elementos plásticos que se usan para fijar las terminaciones de los cables en las áreas de trabajo del usuario, permiten una apariencia estética y pueden soportar múltiples combinaciones de diversos tipos de cable según se requiera, algunos modelos permiten etiquetación para su administración posterior. 1.9 Consideraciones en el Diseño de Sistemas de Cableado Estructurado Identificación de necesidades. Requerimientos de funcionamiento y de ancho de banda. Aplicaciones en redes respaldadas. Costo durante la vida útil. Características del producto. Estos puntos son importantes porque contemplan varios aspectos relacionados con la especificación, compra, y mantenimiento de un sistema de cableado. Recuerde estas preguntas ANTES de iniciar un proyecto de cableado: ¿Cuánto tiempo va a permanecer el sistema en uso? ¿Qué demandas de funcionamiento y de aplicación se le impondrán al sistema? ¿Migrará el sistema hacia aplicaciones más exigentes tales como CAD/CAM, ATM (Asynchronous Transfer Mode), Gigabit Ethernet, reproducción de imágenes o multimedia? ¿Existen requerimientos físicos especiales en el proyecto que deberán ser considerados? ¿Qué tipo de apoyo es necesario para el producto y el diseño? Los Seis Subsistemas del Sistema de Cableado Estructurado. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 36 Acometida de edificio La instalación de entrada del edificio da el punto en donde el cableado exterior entra en contacto con el cableado central interior del edificio. Los requerimientos físicos del contacto de la red son definidos en el Estándar EIA/TIA-569. Sala de equipo Los aspectos de diseño de la sala de equipo se especifican en el estándar EIA/TIA-569. Las salas de equipo, generalmente alojan componentes de mayor complejidad que los gabinetes de telecomunicación. Cualquiera o todas las funciones de un cuarto de telecomunicaciones pueden estar disponibles en una sala de equipo. Cableado backbone El cableado central provee la interconexión de telecomunicaciones, salas de equipo e instalaciones de entrada. Consiste en los cables centrales, interconexiones intermedias y principales, terminaciones mecánicas y cables de parcheo o puentes, utilizados para interconexiones de central a central. Cuarto de telecomunicaciones Un armario de telecomunicaciones es el área de un edificio que aloja el equipo del sistema de cableado de telecomunicaciones. Este incluye las terminaciones mecánicas y/o interconexiones para el sistema de cableado central y horizontal. El estándar EIA/TIA-569 indica las especificaciones de diseño del armario de telecomunicaciones Cableado horizontal El sistema de cableado horizontal se extiende desde la toma de corriente de telecomunicaciones (información) del área de trabajo hasta el armario de telecomunicaciones y consiste en lo siguiente: Área de trabajo Los componentes del área de trabajo se extienden desde la salida de información hasta el equipo de estación. El cableado del área de trabajo está diseñado de manera que sea sencillo el interconectarse, para que los cambios, aumentos y movimientos se puedan manejar fácilmente. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 37 Ambientes de cableado. Para un diseño eficiente, se consideran 3 ambientes de aplicación, aunque la norma aplica para oficinas comerciales, las consideraciones presentadas en estos escenarios aplican para ambientes domésticos, hoteles etc... Los ambientes de aplicación son: Cableado de Oficina. Cableado de Edificio Corporativo. Cableado de Campus. 1.10 Recomendaciones para diseño de sistemas de cableado horizontal. Topología: La distribución topológica del cableado horizontal siempre será en estrella o en estrella de estrellas. Solo se permite un nivel jerárquico por debajo del Backbone de fibra óptica. Las corridas de cable deben ser completas hasta el área de trabajo desde el closet de telecomunicaciones los empalmes en cable de cobre no están contemplados dentro de la norma. No está permitido derivar un closet de otro closet a menos que se trate de un punto de interconexión de paso, en el caso de cobre el cable no debe seccionarse. En caso de manejar zonas abiertas se permite el uso de puntos de consolidación para menos de 8 nodos. Evitando interferencias electromagnéticas (EMI) Evitar orígenes potenciales de EMI debe ser una consideración primaria cuando se instalan las guías para las corridas horizontales, para evitar EMI, todas las guías deberán tener un margen de por lo menos: 1.2m de motores o transformadores 0.3m de cable sin protección usada para electricidad. 1.2m de luces fluorescentes. Los cruces con cables de energía solo se permite en forma perpendicular a 90 grados. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 38 Longitud del cableado. Las longitudes máximas para la distribución de cables en oficina son: En cableado horizontal hasta el faceplate: 90m. Cables de parcheo en el closet horizontal: 6m. Cables de parcheo en área de trabajo: 3m Para los límites establecidos en la longitud de cable horizontal, unos 10m son permitidos para que se haga la combinación de longitud y cables de parcheo, estos cables son usados para conectar el equipo en el área de trabajo y el gabinete de telecomunicaciones. Cuando las corridas de cable se están instalando, hay que considerar dejar un poco de extensión en ambas puntas para poder hacer futuros cambios en el sistema de cableado. La cantidad mínima recomendada para estas extensiones es de: En gabinete de telecomunicaciones 3m En rosetas 1m para cables de fibra óptica rosetas 30cm para cables de par trenzado. Incluya dicha extensión en todos los cálculos de longitud para asegurarse de que el cable horizontal no exceda a 90m. Consideraciones para sistemas heredados. Sistemas de datos de menor velocidad tales como el sistema IBM36, 38, AS400 y sincrónos (RS232, 422, 423, etc.) pueden operar en UTP (o STP). No Exceda los 90 metros en este tipo de conexiones a menos que los equipos no vayan a cambiar la tecnología de transmisión que usan para conectarse al sistema principal, en caso de que se vislumbre un cambio de dicha tecnología a futuro, proponga un enlace a un panel deparcheo en esa zona de tal forma que pueda generarse otra ramificación de la estrella y atender a los servicios cercanos en esos puntos dentro de la cobertura de 90 metros. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 39 Otros requerimientos: Las trayectorias deben partir desde el Rack de comunicaciones en grupos de cables que lleguen a las diversas áreas de trabajo esto varia dependiendo de la forma y tamaño de la oficina. Evite las trayectorias diagonales. Los grupos de cables deben ir soportados bajo piso falso o por encima de plafón con escalerilla. Las derivaciones hacia las áreas de trabajo deben de ir protegidas por seguridad y por estética, sobre todo cuando se bajan líneas de cable del techo hacia mamparas de trabajo. Los grupos de distribución de cables deben llegar a las zonas que serán atendidas de manera tal que los servicios estén a una distancia equitativa del punto de separación de las líneas de cable. El equipo activo no se considera dentro de un sistema de cableado estructurado, sin embargo el tipo de tecnología, topología y distancias siempre son parte de las consideraciones de diseño. Consideraciones para salas de equipo. Las salas de equipo deben de ser de un área mínima de 150 pies cuadrados, los sites o peceras deben de ser de un área de 24 pies cuadrados mínimo, deben contar con iluminación, sistemas contra incendio, sistemas de respaldo de energía, sistemas de tierras físicas, salidas de emergencia y condiciones reguladas de ambiente.ERSITY La cantidad recomendada de partículas de polvo es de 100 microgramos por metro cubico medido en un periodo de 24 horas, la humedad debe estar controlada al 80% sin condensar, la temperatura debe ser de 20 grados centígrados controlada, las áreas para operadores debe considerarse aisladas y por separado. Las conexiones eléctricas para servicio deben ir separadas de las conexiones eléctricas para equipo de telecomunicaciones. Se recomienda la instalación de contactos a distancias de 2 metros, dichos contactos deben ser dobles polarizados y aterrizados con identificación que permita diferenciarlos. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 40 Considere un espacio de 0.07 metros cuadrados de espacio para cada equipo, Racks y/o accesorios de telecomunicaciones por cada 100 metros cuadrados de áreas de trabajo. Los Racks deben ir al menos a 60 cm de distancia de la pared a partir del equipo con mas profundidad que se instale. Deben ir fijos al piso, y a la pared en caso de que el piso sea falso. El diseño del sistema de cableado debe incluir la cantidad de nodos necesaria en el cuarto de equipo y la sala de sistemas. Debe controlarse el flujo de polvo y la fuga de temperatura entre las acometidas externas, las trayectorias para el Backbone del edificio y la sala, así también el anegado de humedad y salitrado de las paredes. 1.11 Procedimientos Generales de Cableado. Precauciones para el manejo de los cables. Asegúrese que los radios de curvatura de los cables no sea menor a cinco veces el diámetro del cable para: utp y stp-a. asegúrese de que el radio de dobles del cable horizontal no sea menor a diez veces el diámetro del cable para 25 pares y cables compuestos que contengan fibra. Las fijaciones no deberán dañar la cubierta del cable o presionar excesivamente, se usa hilo de seda o cinchos plásticos. Evite usar grapas. Jale el cable cuidadosamente para evitar que se provoquen torceduras y nudos en el cable. Deslice con cuidado los cables durante la instalación. En la instalación de cables de fibra óptica, antes de fijar las conexiones en el rack, deje una holgura de dos vueltas dentro del cuerpo del rack cuidando la forma natural a la que tiende el cable y el lado por el cual entra la fibra al rack de manera que quede suficiente fibra para operaciones de sujeción y conectorización. Controle la tensión en la instalación del cable suspendido. El límite máximo es 1.5m o menos. CAPITULO 1. REDES LAN Y CABLEADO ESTRUCTURADO. 41 Identifique y etiquete los cables en ambos extremos antes de introducirlos por el ducto o pasarlos por la escalerilla. Reduzca torceduras de los pares de cobre soltando hacia atrás únicamente la cubierta del cable como se vaya requiriendo.tel u CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 42 CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. El continuo crecimiento de las redes de voz y datos ha propiciado el nacimiento de tecnologías que permitan brindar rapidez, flexibilidad, administración y sobre todo la integración de estos diferentes tipos de tráfico. Dentro de las tecnologías más importantes y actuales que hoy en día proporcionan todas estas características se encuentran Frame Relay, ATM y recientemente Gigabit Ethernet. Todas estas tecnologías se basan en la conmutación (tanto de paquetes como de celdas), por lo que en el presente modulo se analizarán las características y ventajas de las nuevas tecnologías de conmutación que nos permiten conformar una nueva generación de redes. Por otra parte el Protocolo TCP/IP, en realidad es un conjunto de protocolos diseñados para permitir la conexión de computadoras y dispositivos de conectividad de las redes, TCP/IP es el protocolo más ampliamente utilizado en las redes y con acceso a Internet. 2.1TCP/ IP Los protocolos están presentes en todas las etapas necesarias para establecer una comunicación entre equipos de cómputo, desde aquellas de más bajo nivel ejemplo: La transmisión de flujos de bits a un medio físico hasta aquellas de más alto nivel, ejemplo: El compartir o transferir información desde una computadora a otra en la red. En 1973, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa (DARPA), de los Estados Unidos, inició un programa para la investigación de tecnologías que permitieran la transmisión de paquetes de información entre redes de diferentes tipos y características. El proyecto tenía por objetivo la interconexión de redes, por lo que se le denominó "Interneting", y a la familia de redes de computadoras que surgieron de esta investigación se le denominó "Internet". Los protocolos desarrollados se denominaron como el Conjunto de Protocolos TCP/IP, que surgieron de dos conjuntos previamente CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 43 desarrollados; los Protocolos de Control de Transmisión (Transmission Control Protocol) e Internet (Internet Protocol). Aunque poca gente sabe lo que es TCP/IP todos lo emplean indirectamente y lo confunden con un solo protocolo cuando en realidad son varios, de entre los cuales destaca el protocolo IP. Bajo este nombre (TCP/IP) se esconde uno de los protocolos más usados del mundo, debido a que es el más usado por Internet y está muy extendido en el sistema operativo UNIX entre otros sistemas operativos como: Linux, Windows NT, Novell, etc. TCP/IP significa Transmission Control Protocol e Internet Protocol, o Protocolo para el control de transmisiones y Protocolo para Internet. Características de TCP/IP Algunos de los motivos de su popularidad son: Independencia del fabricante. Soporta múltiples tecnologías. Es Ruteable. Puede funcionar en máquinas de cualquier tamaño. Estándar de EEUU desde 1983. Otorga acceso a Internet. La arquitectura de un sistema en TCP/IP tiene una serie de metas: La independencia de la tecnología usada en la conexión a bajo nivel y la arquitectura de la computadora. Conectividad Universal a través de la red. Reconocimientos deextremo a extremo. Protocolos estandarizados. El modelo básico en Internet es el modelo Cliente/Servidor. El Cliente es un programa que le solicita a otro que le preste un servicio. El Servidor es el programa que proporciona este servicio. La arquitectura de Internet está basada en capas. Esto hace más fácil implementar nuevos protocolos. CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 44 El conjunto de protocolos TCP/IP, al estar integrado plenamente en Internet, también dispone de este tipo de arquitectura. El modelo de capas de TCP/IP es algo diferente al propuesto por ISO (International Standard Organization) para la interconexión de sistemas abiertos (OSI). Fig. 2.1 Suite de protocolos TCP/IP “Suite” de protocolos En la actualidad, las funciones propias de una red de computadoras pueden ser divididas en las siete capas propuestas por ISO para su modelo de sistemas abiertos (OSI). Sin embargo la implementación real de una arquitectura puede diferir de este modelo. La arquitectura basada en TCP/IP propone cuatro capas en las que las funciones de las capas de Sesión y Presentación son responsabilidad de la capa de Aplicación y las capas de Liga de Datos y Física son vistas como la capa de Interfaz a la Red. Como puede verse TCP/IP presupone independencia del medio físico de comunicación, sin embargo existen estándares bien definidos al nivel de CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 45 Liga de Datos y Físico que proveen mecanismos de acceso a los diferentes medios y que en el modelo TCP/IP deben considerarse la capa de Interfaz de Red; siendo los más usuales el proyecto IEEE 802: Ethernet, Token Ring y FDDI. 2.2 Internet Protocolo IP El protocolo IP es un protocolo que trabaja a través de una sola Dirección IP, para cada host, donde cada hosts puede ser: una impresora, una computadora, un ruteador, un servidor, etc. cada uno de ellos tienen una sola Dirección IP, para que de esta manera puedan compartir o conectarse a los recursos de la red, en caso de existir más de dos dispositivo con una misma Dirección IP, se dice que entran en conflicto y no es posible realizar la conexión. Características: No orientado a conexión. Transmisión en unidades denominadas datagramas. Sin corrección de errores, ni control de congestión. No garantiza la entrega en secuencia. El IP no contiene suma de verificación para el contenido de datos de los datagramas, solamente para la información del encabezado. La entrega del datagramas en IP no está garantizada porque ésta se puede retrasar, enrutar de manera incorrecta o mutilar al dividir y reensambla los fragmentos del mensaje. CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 46 Fig. 2.2 ¿Qué es una dirección IP? Dirección IP La Dirección IP es una dirección de 32 bits dividida en 4 octetos que sirve para identificar a un equipo o dispositivo que esté trabajando con TCP/IP, esta dirección debe ser única y no puede estar repetida. Cada uno de los octetos tiene un posible valor en decimal que va de 0 a 255 (28). Esta dirección se encuentra dividida en una parte de red y otra parte de host. Como resultado de esto, solo es posible una Dirección IP por cada Host de la red, es decir solo puede existir una Dirección IP por Host en Internet. CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 47 Fig. 2.3 Net ID y Host ID Net ID Y Host ID. Conceptualmente, cada Dirección IP está compuesta por un par Net ID y Host ID en donde se identifica la red y el Host dentro de la red. La clase se identifica mediante las primeras secuencias de bits, a partir de los tres primeros bits (de orden más alto). Las direcciones de Clase A corresponden a redes grandes con muchas máquinas. Las direcciones en decimal son 0.2.0.0 hasta la 126.0.0.0 (lo que permite hasta 2.6 millones de Hosts). Las direcciones de Clase B sirven para redes de tamaño intermedio, y el rango de direcciones varía desde el 128.0.0.0 hasta el 192.255.0.0. Esto permite tener 16,320 redes con 65,024 Host en cada una. Las direcciones de Clase C tienen sólo 8 bits para la dirección local o de Host y 21 bits para la red. Las direcciones de esta clase están comprendidas entre 192.0.2.0 y 223.255.255.0, lo que permite cerca de Dos millones de redes con 254 Hosts cada una. Por último, las direcciones de Clase D se usan con fines de multibroadcast, cuando se quiere un broadcast general a más de un dispositivo. El rango es desde 224.0.0.0 hasta 239.255.235.255. Cabe decir que, las direcciones de Clase E (aunque su utilización será futura) comprenden el rango desde 240.0.0.0 hasta el 247.255.255.255. CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 48 Fig. 2.4 Clases de direcciones IP Guía de direcciones Otra de las ventajas que ofrece el direccionamiento IP es el uso de direcciones de anuncio de direcciones (broadcast addresses), que hacen referencia a todos los Host de la misma red. Según el estándar, cualquier dirección local (Host ID) compuesta toda por 1s está reservada para broadcast. Por ejemplo, una dirección que contenga 32 1s se considera un mensaje difundido a todas las redes y a todos los dispositivos. Es posible difundir en todas las máquinas de una red alterando a 1s toda la dirección local o de Host (Host ID), de manera que la dirección 147.10.255.255 para una red de Clase B se recibiría en todos los dispositivos de dicha red; pero los datos no saldrían de dicha red. CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 49 Fig. 2.5 Guía de Direcciones IP 2.3 Protocolos de Transporte. La Capa de Transporte es responsable de proveer comunicación entre dos Hosts, mediante la definición de Puntos Terminales (End Points) denominados Puertos, a donde las aplicaciones están escuchando a la red en espera de información cuando son activados. Hay dos protocolos en la Capa de Transporte: El TCP (Transmission Control Protocol). El UDP (Datagram User Protocol). A continuación se explican a detalle cada uno de estos protocolos de transporte. TCP TCP asegura una confiabilidad en la correcta entrega de los mensajes mediante números de secuencia y reconocimientos de mensajes recibidos. Los números de secuencia permiten que un mensaje muy grande pueda ser segmentado y reensamblado en el origen y el destino respectivamente, cuando la red así lo requiera. El reconocimiento verifica que la información haya sido recibida. TCP usa comunicaciones en flujos de byte, lo que significa que la información es tratada como una secuencia de bytes sin límites en los mensajes. La capa de Transporte al igual que las otras se define por los protocolos que maneja y CAPITULO 2. ROUTERS&SWITCHES. 50 por los servicios que dan dichos protocolos a la capa inmediata superior en la arquitectura, en este caso a la capa de Servicios de Aplicación del Modelo TCP/IP. En el caso de TCP atiende a los Servicios de Aplicación orientados a conexión. Envíos de TCP En las sesiones anteriores hemos visto el servicio de entrega de paquetes sin conexión y no confiable, que forma la base para toda comunicación en InterNet, así como el protocolo IP. Ahora veremos el segundo servicio más importante y mejor conocido a nivel de red, la entrega de flujo confiable (Reliable Stream Transport), así como el Protocolo de Control de Transmisión (TCP)
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